Аддитивные технологии в российской промышленности

Аддитивные технологии

Аддитивные технологии
Продукция	обрабатываемое изделие [d]
Противоположно	Обработка резанием
Описан по ссылке	vnexpress.net/giao-duc/m… covestro.com/de/innovati… brocanvas.com/tranh-3d/
Веб-сайт Stack Exchange	3dprinting.stackexchange.com
Медиафайлы на Викискладе

Аддитивные технологии (англ. Additive Manufacturing ) — технологии послойного наращивания и синтеза объектов. Широкое применение получили для так называемой фаббер-технологии (англ. fabber technology , также распространено наименование «3D-печать») — группы технологических методов производства изделий и прототипов, основанных на поэтапном формировании изделия путём добавления материала на основу (платформу или заготовку).

Преимущества аддитивных технологий

• Улучшенные свойства готовой продукции. Благодаря послойному построению, изделия обладают уникальным набором свойств. Например, детали, созданные на металлическом 3D-принтере по своему механическому поведению, плотности, остаточному напряжении и другим свойствам превосходят аналоги, полученные с помощью литья или механической обработки.
• Большая экономия сырья. Аддитивные технологии используют практически то количество материала, которое нужно для производства вашего изделия. Тогда как при традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 80-85%.
• Возможность изготовления изделий со сложной геометрией. Оборудование для аддитивных технологий позволяет производить предметы, которые невозможно получить другим способом. Например, деталь внутри детали. Или очень сложные системы охлаждения на основе сетчатых конструкций (этого не получить ни литьем, ни штамповкой).
• Мобильность производства и ускорение обмена данными. Больше никаких чертежей, замеров и громоздких образцов. В основе аддитивных технологий лежит компьютерная модель будущего изделия, которую можно передать в считанные минуты на другой конец мира — и сразу начать производство.

Схематично различия в традиционном и аддитивном производстве можно изобразить следующей схемой:

Российский автопром: дорогу аддитивным технологиям

Завод Nissan в Санкт-Петербурге: изготовленные на 3D-принтере детали (белые на фото) используются для фиксации крышки багажника. Фото: «Ведомости» / Nissan

Автомобилестроение – одна из первых отраслей, где 3D-технологии нашли коммерческое применение: еще в 1988 год концерн Ford начал использовать 3D-принтеры для печати отдельных элементов прототипов.

Сегодня этот сектор экономики по максимуму использует достижения аддитивных технологий и 3D-сканирования. Трехмерная печать является идеальным способом создания прототипов, функциональных деталей и узлов, а также оснастки и пресс-форм. Она позволяет сэкономить время и деньги на стадиях разработки продукта и литья, обеспечивая изготовление геометрически сложных деталей с высокой детализацией. 3D-сканеры и специализированное программное обеспечение на новом уровне решают задачи контроля геометрии и реверс-инжиниринга, сокращая сроки производства автомобилей, способствуя повышению качества продукции и уменьшению процента брака.

Некоторые крупные автопроизводители уже наладили серийное изготовление на 3D-принтерах компонентов для своих классических моделей или кастом-каров. Лидеры рынка вкладывают огромные средства в создание центров аддитивных технологий для опытно-экспериментального производства. Такой центр, есть, к примеру, у BMW – он производит более 100 тысяч компонентов в год, а в 2019 году планируется открытие еще одного крупного комплекса.

Развитие технологий 3D-печати и разработка новых материалов с улучшенными физическими свойствами также позволяют внедрять радикально новые, инновационные идеи. Так, технология «безвоздушных» шин Michelin Visionary Concept с возможностью изменить рисунок протектора в зависимости от погоды исключает проколы, проблему низкого давления и другие риски при вождении.

Возможно, полностью напечатанный на 3D-принтере автомобиль – реальность не столь отдаленного будущего. Однако все вышеперечисленное – достижения западных автопроизводителей. А какова ситуация и перспективы развития аддитивных технологий в России? В этой статье мы остановимся на преимуществах 3D-печати, рассмотрим вопрос применения инноваций на отечественном авторынке, а также практические примеры внедрения.

Как 3D-печать используется в автомобилестроении

Аддитивные технологии эффективно решают следующие задачи автомобильного производства:

• создание функциональных прототипов;
• создание выжигаемых и выплавляемых моделей для литья;
• производство оснастки и пресс-форм;
• мелкосерийное производство.

Прототипирование позволит оптимизировать производство тем предприятиям, которые занимаются выпуском автомобилей (но не сборкой готовых моделей), а также производителям автокомпонентов, поставляемых на конвейер.

Средствами топологической оптимизации проектировщик может задать практически любую необходимую геометрию детали и вносить изменения в дизайн на более поздних этапах разработки. 3D-модель передается из САПР на 3D-принтер, который в короткие сроки печатает прототипы, оснастку или пресс-формы для литья изделий. Тем самым сокращаются расходы на производство, сроки разработки продукта и его вывода на рынок. В частности, предприятие может наладить оперативное изготовление компонентов, приурочив его к выпуску автомобиля.

Благодаря 3D-печати завод Nissan в Санкт-Петербурге сэкономил в 2017 году более 1 млн рублей, не заказывая производство оснастки на стороне

Оснастку и изделия, которые отвечают необходимым прочностным характеристикам, можно выпускать непосредственно на заводе, имея всего лишь один 3D-принтер. Он будет печатать различные по номенклатуре детали, что невозможно при использовании станков и других традиционных инструментов.

Технологии, в основном применяемые для прототипирования:

• FDM (моделирование методом послойного наплавления);
• SLA (лазерная стереолитография);
• SLS (селективное лазерное спекание).

Оснастка и пресс-формы, которые печатаются из пластиков и фотополимерной смолы, будут в разы дешевле металлических.

Изготавливать функциональные изделия можно и на металлических 3D-принтерах (например, по SLM-технологии). 3D-печать металлом также подходит при выпуске небольших партий, в том числе при создании кастомизированных продуктов. Новейшие разработки в области металлических порошков открыли путь к изготовлению более легких, более плотных, а в отдельных случаях – более прочных деталей. Благодаря топологической оптимизации на 3D-принтере можно выращивать компоненты сложной формы и фактуры (с ячеистой структурой, внутренними каналами и т.п.), в том числе цельнометаллические, которые раньше собирались из нескольких элементов.

Западный опыт: цифры и факты

Команда Renault Sport Formula One одной из первых стала применять 3D-печать для прототипирования. Сегодня небольшой группе инженеров предоставлена возможность производить сотни деталей в неделю для испытаний в аэродинамической трубе, разрабатывать инновационные детали для проведения испытаний и установки на болиды и в целом ускорить процесс НИОКР. Благодаря технологиям SLA и SLS от 3D Systems изготовление сложных автомобильных деталей занимает не недели, а всего несколько часов.

BMW одной из первых среди автомобильных компаний напечатала на 3D-принтере партию из нескольких тысяч металлических деталей для модели BMW i8 Roadster. Мягкая складная крыша этого родстера имеет изготовленный аддитивным способом компонент из алюминиевого сплава с инновационным бионическим дизайном, повторяющим природные формы. Новое изделие имеет более высокую степень жесткости по сравнению с аналогом, который производился методом литья под давлением, а также меньший вес.

Компания Steeda Autosports, крупнейший производитель аксессуаров для Ford, использует технологию полноцветной 3D-печати для создания прототипов разнообразных компонентов – от колпачка масленки до литых труб системы холодного впуска. Результат: срок выхода продукта на рынок сокращается на несколько недель, и на каждом изделии экономится 3000 долларов за счет снижения расходов на мехобработку и создание литейных форм.

Michelin производит на металлических 3D-принтерах вставку в пресс-форму для разделителя ламелей – самых изнашиваемых элементов покрышки. Выбор новой технологии, вместо применявшихся ранее штамповки и фрезеровки, обусловлен мелкозернистой структурой металла, лучшей теплопроводностью и, как следствие, меньшим износом.

Ждет ли Россию бум аддитивных технологий?

В конце лета – начале осени 2018 года в Москве прошло несколько крупных международных мероприятий автомобильной отрасли. Прежде всего, это Московский автосалон, где мы увидели множество перспективных отечественных разработок. Всеобщее внимание привлекло семейство автомобилей представительского и высшего класса «Аурус» (проект «Кортеж») и новинки ВАЗа, закрывшего свою «классическую» программу и показавшего «Весту», обновленную «Гранту», а также концепт новой «Нивы 4х4». Яндекс продолжает с успехом продвигать свой проект беспилотных авто, и посетители автосалона могли совершить захватывающую поездку в такси без водителя. Но самой, пожалуй, обсуждаемой разработкой сезона стал концепт электрокара CV-1 в корпусе старого «москвича», представленный «Калашниковым» на военно-техническом форуме «Армия-2018». Можно констатировать, что российский автопром медленно, но верно движется в общемировом направлении.

Пик продаж на авторынке России пришелся на 2012 год, затем начался спад, преодолеть который пока не удается. Улучшить ситуацию призвана стратегия развития автомобилестроения на 2018-2025 годы, разработанная Правительством Российской Федерации. В ней четко определены приоритетные задачи отрасли – увеличение выпуска собственных моделей автомобилей и качественных автокомпонентов, а также налаживание связей между производителями автокомпонентов. При этом локализация должна составлять не менее 70%.

Новинки Московского автосалона: Aurus «Сенат» — российский автомобиль представительского класса

Если в 1990-е годы Россия практически не выпускала автомобилей, закупая подержанные в Японии или Германии, то в начале 2000-х в стране действовало уже 15 крупных автозаводов. Понятно, что при реальной локализации в 50-70% значительная часть добавленной стоимости на детали создается за рубежом (они поставляются и собираются на конвейере в России), но сегодня мы полностью обеспечиваем свой внутренний рынок. Самые востребованные модели – такие, как Solaris, Polo, Rapid – выпускаются в России.

Согласно правительственной стратегии, процент бюджета предприятий, который закладывается в инновации и новые разработки, сейчас составляет порядка 15%. Поставлена цель довести этот показатель до общемирового показателя – 25-30%, и это открывает хорошие перспективы для внедрения 3D-технологий в российском автопроме.

Для отечественных автопроизводителей аддитивное направление – пока что почти не освоенная территория, поэтому информации о применении 3D-технологий крайне мало. Газета «Ведомости» сообщает, что группа «ГАЗ», по словам ее представителя, использует 3D-печать для прототипирования деталей машин. По данным официального сайта Алтайского края, корпорация «КамАЗ» в этом году получила два уникальных 3D-принтера российского производства. Эти установки печатают высокоточные песчаные формы для литья стали.

Говоря о зарубежных производителях в России, приведем пример альянса Renault-Nissan: он начал внедрение аддитивных технологий со своих западноевропейских производств, теперь пришла очередь России. На заводе Nissan в Санкт-Петербурге 3D-принтеры печатают прототипы и оснастку, а также приспособления для калибровки дверей, фар и датчиков. Это позволило предприятию сэкономить за 2017 год более 1 миллиона рублей, не заказывая производство оснастки на стороне. В Москве на предприятии Renault с помощью 3D-принтеров изготавливаются защитные элементы используемых инструментов.

Потенциал 3D-печати для автомобильного рынка

Напечатанные на 3D-принтере выжигаемые литейные модели позволяют Renault Formula One быстро изготавливать крупные металлические детали большой сложности

Итак, 3D-печать позволяет получить производителям автомобилей и автокомпонентов целый ряд преимуществ:

1. сокращение времени на этапе разработки продукта и литья;
2. экономия времени и расходов на изготовление оснастки и пресс-форм;
3. отказ от услуг подрядчиков-изготовителей оснастки;
4. проведение технологических экспериментов и функциональное тестирование;
5. создание геометрически сложных изделий с мелкими деталями, которые невозможно изготовить традиционными методами;
6. снижение массы детали и экономия используемых материалов за счет топологической оптимизации;
7. ускорение выпуска нового продукта или эксклюзивной серии на рынок.

В условиях все более жесткой конкуренции вопрос применения инноваций встает все острее. Во всем мире растет число автопроизводителей, осознавших выгоды 3D-технологий для оптимизации производственного процесса. Как мы увидели, в российской автомобильной промышленности аддитивные методы начали внедряться относительно недавно и используются всего на нескольких крупных предприятиях российских или зарубежных автогигантов.

В сегодняшних российских реалиях внедрение аддитивного производства сталкивается со многими препятствиями, среди которых – недостаточная автоматизация многих заводов и нехватка финансирования. Такие технологии 3D-печати, как селективное лазерное плавление, пока нам недоступны по причине высокой стоимости оборудования и материалов. На сегодня оптимальное решение, которое будет выгодно производителю и окупится в реальные сроки, – приобретение одного 3D-принтера для выпуска пластиковых прототипов и оснастки (без необходимости заказывать ее у поставщиков).

Правительственная стратегия развития автомобильной отрасли на 2018-2025 годы дает надежду, что процесс внедрения 3D-печати пойдет быстрее и примет массовый характер.

Напечатанная жизнь

«Death Stranding» Кодзимы в реальном мире: печать всего — от кружек до газотурбинных установок

Мировой рынок аддитивных технологий растет стремительными темпами – 3D-печать используется практически повсеместно и в самых разных сферах жизни. Эксперты прогнозируют, что в ближайшие годы объемы производства и продаж аддитивных технологий будут только увеличиваться. В партнерском материале N + 1 совместно с «Росатомом» рассказывает о преимуществах аддитивного производства и будущем 3D-печати.

Аддитивное производство (от английского Additive Manufacturing, «прибавляемое» производство) – технология создания изделий, которая основывается на поэтапном «наращивании» материала на основу в виде плоской платформы или осевого каркаса. По этой причине она и называется «прибавляемой»: при традиционном производстве используется некий шаблон, от которого впоследствии отсекается все лишнее, в то время как при аддитивном производстве изделие создается непосредственно из расходного материала.

Рынок аддитивных технологий стремительно растет. По данным ведущей отраслевой аналитической компании SmarTech Publishing, специализирующейся на рынках аддитивного производства, общий объем мирового рынка аддитивного производства в 2018 году составил 9,3 миллиарда долларов, темпы его роста увеличились на 18 процентов по сравнению с 2017 годом.

Общий объем рынка аддитивных технологий (по областям применения) в 2014-2027 гг.

По данным отчета экспертов Wohlers Associates, в 2019 году рынок 3D-печати вырос на 21,2 процента, почти до 12 миллиардов долларов. На сегодняшний день пока еще сложно оценить ущерб, нанесенный индустрии пандемией COVID-19 в 2020 году, однако 3D-печать сыграла далеко не последнюю роль в решении проблемы дефицита средств индивидуальной защиты и медицинских устройств во время пандемии.

Область применения аддитивных технологий довольно обширна. В частности, 3D-печать широко используется в медицине, строительстве, промышленности, авиа-, автомобиле- и судостроении.

В настоящее время применяется множество технологий 3D-печати, позволяющих использовать аддитивные технологии для решения различных задач. Наиболее распространенной является fused deposition modeling (FDM). В общем случае при FDM трёхмерная модель в файле формата STL (от английского stereolithography) загружается в программное обеспечение 3D-принтера, после чего либо автоматически, либо вручную программа располагает модель в виртуальном пространстве рабочей камеры. Далее происходит генерация вспомогательных опорных элементов, расчет количества необходимых расходных материалов и времени «выращивания» объекта. Непосредственно процесс 3D-печати заключается в перемещении экструдера (горячей головки с фильерами – высокопрочными формами с тарированными отверстиями) по заданной траектории, в ходе чего происходит расплавление тонкой пластиковой лески, которая укладывается согласно загруженным данным математической 3D-модели.

Существуют и другие широко используемые технологии 3D-печати, например, selective laser sintering (SLS) или selective laser melting (SLM). В случае SLS 3D-печать основывается на послойном спекании пластикового порошка с помощью лазера. Этот метод подходит для изготовления прочных пластиковых деталей сложных геометрических форм. SLM – технология 3D-печати методом лазерного плавления металлического порошка. Она позволяет создавать как точные металлические детали для работы в составе узлов и агрегатов, так и неразборные цельные конструкции.

Зелёная печать

Несомненное преимущество применения аддитивных технологий – относительная экологичность. Поскольку главный принцип 3D-печати — «прибавляй, а не вырезай», при аддитивном производстве образуется значительно меньше отходов производства. Таким образом, сама технология аддитивного производства несет в себе идею бережного отношения к ресурсам.

Стоит отметить, что возможность печатать на одном устройстве различные детали сложных форм способствует компактности производства. В отдельных случаях всего один 3D-принтер может заменить сразу несколько устройств, необходимых для применения классических технологий. По этой причине аддитивное производство может требовать меньших затрат на электроэнергию, а также выделять меньше углекислого газа.

Кроме того, аддитивные технологии открывают доступ к использованию широкого спектра расходных материалов, в том числе и экологичных, не оказывающих негативного влияния на окружающую среду. К примеру, немецкая компания BioInspiration, занимающаяся поставками экологически безопасных материалов для 3D-печати, разработала WillowFlex – гибкую биоразлагаемую нить диаметром всего 1,75 или 2,85 миллиметра, основной компонент которой – кукурузный крахмал. Эксперты установили, что уровень биоразложения этого материала в промышленных условиях составляет не менее 90 процентов за 6 месяцев. При этом материал сохраняет свою целостность даже при температуре 105°C, а эластичность – при 15°C. Также было показано, что изделия из WillowFlex и в бытовых условиях способны разлагаться в течение 2-3 лет. Однако для этого производители рекомендуют хорошо измельчить объект, а также обеспечить 4 главных компонента биоразложения: влажность, микроорганизмы, кислород и тепло. В противном случае материал будет оставаться стабильным.

Аддитивные технологии развиваются стремительно, что с течением времени делает их дешевле и доступнее. Сейчас не составит труда купить для личного пользования небольшой 3D-принтер, либо разместить подобное устройство, например, в офисе. Бытовое использование 3D-печати часто может быть нерациональным и, наоборот, приводить к чрезмерному использованию, например, пластика. Нерациональное применение аддитивных технологий способно привести к ухудшению экологической ситуации в мире. Однако на сегодняшний день польза от 3D-печати все-таки значительнее.

Аддитивно и эффективно

Аддитивное производство не только экологично, но и эффективно. Как упоминалось ранее, с помощью 3D-печати становится возможным изготовление деталей и цельных объектов очень сложных геометрических форм. Такое производство представляется не только удобным, но и довольно быстрым: время изготовления изделия сокращается благодаря уменьшению числа комплектующих частей, из которых создаются детали. Например, для изготовления топливной форсунки для реактивного двигателя классическим методом требуется 20 различных запчастей, которые впоследствии необходимо соединить между собой с помощью сварки. Применение 3D-печати позволяет изготовить форсунку значительно быстрее из специального материала.

Кроме того, детали сложной формы с внутренними полостями обладают значительно меньшей массой по сравнению с цельнометаллическими деталями. Изготовление более легких конструкций актуально, например, в авиастроении. Аддитивные технологии позволяют использовать сочетания материалов с различными свойствами. Например, одновременно использовать металл и керамику. Таким образом можно получать объект с необходимыми заданными свойствами – в частности, регулировать и массу детали.

При аддитивном производстве процесс изготовления изделия практически полностью автоматизирован. Это минимизирует человеческий фактор и в значительной степени повышает точность и воспроизводимость производства.

Выгодное производство

Автоматизация аддитивного производства не только снижает человеческий фактор и повышает точность изделия, но и экономически выгодна для производителя, так как снижается количество требуемых работников. В отдельных случаях можно представить ситуацию, когда для производства некоторой детали необходимы только 3D-конструктор, подготавливающий математическую 3D-модель, и оператор печати.

Ранее озвученное преимущество аддитивного производства – экономия исходного сырья и минимизация отходов – не только способствует улучшению экологической ситуации в мире, но и значительно снижает расходы на производство. С помощью 3D-печати возможно использовать для производства ровно столько материала, сколько требуется для конкретной детали, в то время как при традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 85 процентов.

В некоторых случаях аддитивные технологии позволяют производителю изготавливать детали сразу же, как только они становятся нужны. Благодаря этому исчезает необходимость в организации складов с запчастями и в их предварительной транспортировке к месту изготовления детали. Кроме того, снижается время простоя производства в ожидании поставок необходимых для работы запчастей.

С помощью 3D-печати становится возможным создание принципиально новых продуктов, которые невозможно получить классическими методами. Возможно, со временем развитие и совершенствование 3D-печати позволит аддитивным технологиям вытеснить классическое производство.

Россия в 3D

В то время как в мире 3D-печать уже успела стать очень популярной, Россия пока что отстает от мировых лидеров рынка аддитивной печати. Однако по оценкам международной консалтинговой компании J’son & Partners Consulting, отечественный рынок 3D-печати вырос с 2010 по 2018 год в 10 раз. Общий объем продаж оборудования, материалов и услуг 3D-печати в 2018 году составил 4,5 миллиарда рублей. По оценкам заместителя министра промышленности и торговли Российской Федерации Михаила Иванова, российский рынок растет в среднем на 20 процентов в год.

Госкорпорация «Росатом» — одна из компаний, которая придерживается в своей производственной деятельности программы Целей в области устойчивого развития Организации Объединенных Наций. Концепция устойчивого развития подразумевает принятие мер, направленных на оптимальное использование ограниченных ресурсов и использование природо-, энерго-, и материало-сберегающих технологий. В силу экологичности аддитивного производства, данными технологиями заинтересовались в «Росатоме».

В 2014 году госкорпорация «Росатом» выиграла грант Министерства науки и высшего образования Российской Федерации и начала разрабатывать однолазерный 3D-принтер, печатающий металлические изделия методом SLM.

Площадка производства 3D-принтеров на новоуральском предприятии ГК «Росатом» «Центротех»

Электронно-лучевая плавка

Электронно-лучевая плавка (EBM) является еще одной технологией аддитивного производства. Этот метод, по сути, практически не отличается от SLS/DMLS печати металлом. Единственное отличие заключается в том, что вместо лазерного луча плавление осуществляется при помощи электроимпульсов.

Технология печати методом электронно-лучевой плавки металлических порошков позволяет изготавливать детали практически любой сложности, даже совсем миниатюрные изделия размером 0,2-0,4 мм. Такой 3D-принтер сможет «напечатать» практически все: от лопаток турбин авиадвигателей до ювелирных изделий.

В мировой практике промышленные электронно-лучевые 3D-принтеры часто используют для производства остеоимплантов – искусственных имплантов костей. Для их построения используют сплавы титана и нержавеющей стали. В отличие от лазерных 3D-принтеров, электронно-лучевые принтеры могут использовать металлические порошки более крупной фракции, например 75-120 мкм. Шероховатая поверхность вовсе не страшна остеоимпланту и даже может обеспечить лучшую сращиваемость в организме. При этом более крупные фракции металлических порошков дешевле по стоимости, и, как следствие, удешевляется процесс производства.

Еще одно преимущество электронно-лучевой плавки – это возможность получать готовые изделия без необходимости дополнительной термообработки в вакуумных печах, как при печати по технологии SLM. Сама печать происходит при высокой температуре в камере. В результате полного локального расплавления порошка детали обладают очень высокой плотностью, сравнимой с технологией литья.

Первый российский электронно-лучевой 3D-принтер для печати металлическими порошками сейчас разрабатывает холдинг «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех. Первый полнофункциональный образец будет произведен в конце 2020 года.

Девять миллиардов возможностей

SmarTech Analysis — ведущая консалтинговая компания в сфере аддитивных технологий — прогнозирует, что мировой рынок автомобильных запчастей и аксессуаров вырастет до 460 млрд долларов к 2025 году. Доля аддитивного производства, по оценкам экспертов, составит 9 млрд долларов: по состоянию на август 2020 года объём рынка оценивается в 1,4 млрд долларов.

объем аддитивного производства в августе 2020 года

В своём исследовании аналитики выделяют следующие интересные тенденции:

должен вырасти объём аддитивного производства к 2025 году

Европа лидирует в области аддитивного производства металлических объектов, а Америка опережает остальной мир в аддитивном производстве полимерных объектов, но наибольшую финансовую выгоду от применения аддитивных технологий в автопроме в течение всего прогнозного периода (до 2029 года) получит Китай. США — второй по величине рынок мира, Германия — третий. Соответственно, каждая из этих стран является ведущей в своём регионе.

Полномасштабное внедрение полимеров в автомобилестроение. В частности, нейлона (в основном PA12) и ABS: ожидается, что использование этих материалов будет расти, особенно в композитных вариантах — с добавлением углеродного волокна (для лёгкости и прочности) или стекловолокна (для термостойкости). Эксперты также отмечают растущее применение таких эластомеров, как TPU (термопластичный полиуретан) и PP (полипропилен). Из перечисленных видов сырья делают различные детали для интерьера, экстерьера, двигателя и ходовой части: ролики, муфты, втулки и уплотнения, кабели, тканевые покрытия, ремни, шланги, фитинги, шестерни и бамперы.

Автопром по-прежнему делает основной упор на сталь (это наиболее широко используемый металл как в классическом, так и в аддитивном производстве), а также на титан, он применяется в hi-end-автомобилестроении: автоспорте и изготовлении суперкаров. В будущем рынок захватит алюминий: сегодня из него делают прототипы, которые получаются легче и, что самое главное, дешевле аналогов.

Общий вывод специалистов таков: новые системы и технологии аддитивного производства, которые шаг за шагом поступают в коммерческую эксплуатацию, позволяют увеличить производственные мощности (как за счёт эволюции аппаратного обеспечения, так и за счёт повышения автоматизации процессов), изготавливать более крупные (в том числе многокомпонентные) детали и стимулируют появление более доступных материалов для автопрома.

3D-печать послезавтра

На мой взгляд, через 30 лет большинство традиционных производственных технологий уйдут в прошлое. Останутся только высокопроизводительные технологии, такие как тонколистовая штамповка, прокат и металлические профили.

Технологию производства крупногабаритных несложных деталей, которые можно быстро изготовить традиционным способом, заменить на 3D-аналог сложно из-за их небольшой цены и высокой скорости производства. Уйдут в прошлое фрезерная обработка, литье, ковка, то есть традиционные способы изготовления деталей сложной формы.

Кроме того, с развитием технологии 3D-печати форма и внутренняя структура всех деталей будут все более сложными. Это нужно для повышения качества эксплуатации и срока службы. Если сейчас можно встретить конструкцию, которая собирается из 100 частей, для фиксации которых используется 1000 болтов, то в будущем ее можно заменить на один элемент сложной формы. Такие детали смогут выдерживать значительно большую нагрузку, а весить в два-три раза меньше, чем их современные аналоги.

Идем дальше. Разработать такую деталь человеку будет крайне проблематично и затратно, поэтому в проектировании значительную роль будет играть искусственный интеллект.

Такие детали смогут похвастаться бионическим дизайном и будут выглядеть более естественно. Их отличительной чертой станут плавные линии — как будто их создала сама природа. При проектировании будут использоваться такие же алгоритмы и принципы, как и при эволюционном развитии, только у компьютера это будет занимать часы и минуты, а не миллионы лет.

А вот домашние 3D-принтеры в каждой квартире в ближайшие 50 лет, скорее всего, не появятся. Все просто: человеку легче взять готовый продукт, чем прикладывать усилия для того, чтобы сделать все самому. Конечно, есть энтузиасты, которым это интересно, но их очень немного. Кроме того, нет такой технологии, которая позволяет без специального образования и богатого опыта изготовить что-то действительно полезное. И наконец, нет 3D-принтера, который способен создать множество объектов из разных материалов — одновременно и вилку, и ботинки. Кроме того, чтобы завоевать популярность, он должен иметь доступную цену и быть простым в использовании. Таких разработок нет и не будет даже в отдаленной перспективе.

О перспективах 3D-печати в пищевой промышленности читайте в статье: «Напечатанные продукты«.